Нейтронная звезда — это город размером с Манхэттен, который весит как полмиллиона Земель. Чайная ложка её вещества перевесила бы Эверест. А теперь в этот сверхплотный шар подмешали что-то невидимое и неуловимое — частицы тёмной материи.

Именно это сделали физики в новом исследовании. Они взяли три разных рецепта (уравнения состояния) для обычного вещества нейтронной звезды и добавили в каждый немного тёмной материи — лёгких нейтралино, которые взаимодействуют с обычным веществом через обмен частицами Хиггса. Количество тёмной материи задавали одним параметром — её фермиевским импульсом (максимальной энергией частиц). Чем он больше, тем больше тёмной материи в звезде.

Затем учёные решили уравнения, связывающие давление и плотность, и получили, как меняются масса, радиус и приливная деформируемость звезды. Приливная деформируемость показывает, насколько легко звезда меняет форму под действием гравитации соседа — как мячик, который сжимается в руке.

Результат оказался чётким: тёмная материя смягчает звезду. С ростом её доли максимальная масса падает, радиус при массе 1.4 солнечной уменьшается, а приливная деформируемость резко снижается. Например, для одного из рецептов при максимальной доле тёмной материи деформируемость упала в 8 раз сильнее, чем типичный разброс от неопределённостей в составе обычного вещества.

Это значит, что тёмную материю можно искать, просто наблюдая за нейтронными звёздами. Если измеренная деформируемость окажется заметно ниже, чем предсказывают модели без тёмной материи, — это будет её след. Причём эффект настолько силён, что его не спутаешь с обычными неопределённостями в наших знаниях о веществе звезды. Так нейтронные звёзды превращаются в лабораторию для поиска невидимого.